贵州省水资源匮乏区域土地整治项目雨水积蓄利用研究

摘 要：土地整治项目的实施对保住耕地数量、提高耕地质量具有极其重要的意义。土地整治项目中最关键的工程是项目区内的水源工程，因为水资源直接决定着耕地质量提升的潜力。贵州省气候温暖湿润，年平均气温15 ℃，年降水量1 000～1 400 mm，但降水时空分布不均，地势较高区域遇干旱时农作物颗粒无收的情况时有发生。基于此，以贵州省水资源匮乏区域某土地整治项目为例，根据项目区农作物的种植面积及不同时段的供需水量情况，得出不同时段供需水量的差值，并以该差值作为依据进行项目区蓄水池设计。项目验收后，经观察发现，项目区设计建设的蓄水池数量基本能满足当地缓解旱情的需要。

关键词：土地整治；供水量；需水量；蓄水池

中图分类号：S277.7 文献标志码：A 文章编号：1674-7909-（2023）13-131-3

0 引言

贵州省地形以高原、山地为主，高原、山地约占全省总面积的87%，丘陵占10%，盆地、河流阶地和河谷平原仅占3%，素有“天无三日晴、地无三尺平”之称。贵州省部分区域季节性缺水问题十分突出，当地种植户常因季节性缺水无法种植农作物或种植后颗粒无收。为有效缓解旱情，确保农业生产成效，笔者以贵州省某水资源匮乏区域的土地整治项目为例，对雨水积蓄利用进行研究。

项目区地形以高山、低谷、小坝子为主，年平均气温15.0 ℃，最高气温38.7 ℃，最低气温-4.0 ℃，年无霜期276 d，年日照时间1 287 h，多年平均降水量1 300 mm。项目区微地貌类型属山地地貌，地形坡度大部分在0°～20°，海拔在1 080～1 261 m；区内耕地类型全部为旱地，土层厚度约65 cm，土壤质地较好，土壤pH值在5.8～6.5，土壤全氮、有机质含量较高，速效磷、钾含量偏低。项目区土壤以黄壤为主，主要种植农作物为玉米、蔬菜等。项目区内地势较高区域无灌溉水源。为满足项目区内季节性缺水时农作物的灌溉需要，雨水积蓄利用工程的设计必不可少。

1 项目基本情况

项目建设规模为30.402 8 hm2。此土地整治项目的主要工作为开发其他草地（荒草地）和将旱地改造为水田。项目实施后，项目区水田面积为22.772 0 hm2，旱地面积为0.722 7 hm2。

2 项目区内水源利用情况

项目区内无蓄水山塘，利用的主要为项目区内的4个泉眼，零散分布于项目区内的西北面地势高处，均可采用渠道或管道将水引至项目区内进行灌溉。因这4个水源点的流量较小且无资料可查，项目组邀请该县相关部门专家和当地村民参加水源点流量调查。调查时，先用皮尺测量估算水源点出水口断面面积，再用秒表和浮标测算水源点流速，测量结果得到了一致认可。水源点各月供水量情况如表1所示。由表1可知，项目区内4个水源年可供水量约为20.91万m3。

3 项目区蓄水量分析

3.1 农作物种植结构

项目实施后，水田区域主要种植水稻，种植面积为22.772 0 hm2；旱地区域主要种植玉米，种植面积为0.722 7 hm2。

3.2 灌溉设计保证率确定

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—2018），结合项目区农作物种植结构、气候条件、灌水方法及经济效益等实际情况，确定项目区灌溉设计保证率［1］。项目区属于亚热带季风湿润气候区，多年平均降水量为1 300 mm，项目实施后地类以耕地为主，拟确定灌溉设计保证率为80%。

3.3 农作物灌溉制度

根据《高标准基本农田建设标准》（TD/T 1033—2012）、《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—2018）、《贵州省行业用水定额第一部分：农业灌溉用水定额分册 》（DB52/T 725.1—2018）及《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010）等技术资料［2］，结合项目区水资源状况及水源工程设施条件，灌溉设计保证率取80%，采用非充分灌溉定额，根据相关部门提供的资料最终确定各农作物灌水定额如表2和表3所示。

3.4 项目实施后需水量预测

综合上文分析，项目区4—9月（农作物生长期）各月的需水量如表4所示。

4 项目区供需水量平衡分析

根据前述的供需水量分析，在不考虑降雨量的前提下，该项目供需水量统计如表5所示。

由表5可知，在不考虑降雨的情况下，项目区4—9月（农作物生长时期），可供水量总体上仍然大于需水量，但是5月项目区需水量为45 324.39 m3，可供水量为45 073.03 m3，供需水差值为251.36 m3。也就是说，在5月份，项目区供需水量存在一定差值，地势低洼区域可以不用考虑灌水问题，但地势较高区域需要通过人工积蓄利用雨水来解决供需水量缺口问题。

5 水源工程设计

5.1 蓄水池设计容量计算

该项目的水源工程主要为新建蓄水池工程。根据现场踏勘，征求当地村民和主管部门的意见，项目区需要修建一定数量的水池才能满足农作物关键时期的用水需求。

集雨灌溉区主要通过布置拦山沟、引水渠和蓄水池等方式进行集水灌溉。蓄水池数量根据集雨灌溉区需水量确定，具体按以下公式计算

V=（k×W）/（1-a） （1）

式（1）中：V表示蓄水容积（m3）；W表示集雨灌溉区需水量，根据需水量预测，集雨灌溉区需水量为251.36 m3；a表示蓄水工程蒸发、渗漏损失系数，根据《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010），取0.05～0.10，该设计中取0.10［3］；k表示容积系数，根据《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010），实际集流面积较大的条件下旱作大田灌溉供水工程取0.53～0.60，该设计中取0.53［4］。

根据式（1）计算结果，结合当地集雨灌溉经验，同时考虑蓄水池服务半径、集水面积、集水量等因素，项目区内水源工程的设计容量至少为148.02 m3。

5.2 最小集雨面积计算

项目区主要为水源点供水，采用长藤结瓜的布置方式，将蓄水池布置在灌溉渠一侧，并使其相连，位置选择在汇水面的下游并结合道路布置，以方便集雨和后期管理。

根据《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010），用于农业灌溉工程的集水量按以下公式计算

式（2）中：i表示第i个年份（i=1，2，…，n）；W表示集水量（m3）；S表示集流面面积（m3）；pp表示保证率为p时的年降水量，p=75%时年降水量为1 012.50 mm；K表示年集流效率，《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010）规定年降水量1 000～1 500 mm地区，自然土坡（林草地）年集流效率取0.20～0.45，项目区主要为耕地和林地，因此K取0.30［5］；根据项目工程规划布局，在项目区内拟设计水池的容量为30 m3，按公式（2）进行计算，单个蓄水池的最小集流面面积为121.36 m2。项目区内单个蓄水池最小集雨面积为450.22 m2，满足上述要求。

5.3 蓄水池个数及大小确定

根据当地农业农村部门经验，项目区内年复蓄次数为两三次，故项目区内最小需水量为147.49 m3。此次规划按设计单个集雨水池容积为30 m3，则至少需要修建5座集雨水池。因此，根据项目区的实际情况，在征求当地居民的意见后，拟在地势较高区域规划8座蓄水池用于蓄水，以解决干旱期补充灌水问题，并规划生产路或田间道边沟与蓄水池相连，用于项目区灌溉和排水。根据项目区的实际情况，蓄水池布置在泉眼水无法灌溉的区域。

5.4 蓄水池工程设计

每座蓄水池设计蓄水量为30 m3，确定蓄水池为圆形，半径2.00 m、深2.50 m，边墙厚20 cm，为C30混凝土现浇结构，池底厚30 cm（为20 cm厚碎石垫层及10 cm厚C30砼底板）；四周边墙采用M10水泥砂浆抹面。池内设梯步，长0.50 m、宽0.36 m，梯步深0.30 m，为M7.5浆砌石结构。池顶四周设M7.5浆砌砖围栏，高1.00 m。池前设沉沙池，沉沙池为正方形，边长1.00 m、深1.00 m，边墙为M7.5浆砌石结构，厚0.20 m，底板为5 cm厚C30砼现浇、10 cm厚碎石垫层。中间设连接沟，沟宽0.30 m、深0.30 m、长1.00 m。

6 结论

笔者从项目区内寻找固定水源开始着手，分析了项目区农作物的种植面积及不同时段的供需水量情况，得出不同时段供需水量的差值，以该差值作为蓄水池设计的依据，在一定程度上节约了建设资金。项目验收后，经观察发现，项目区设计建设的蓄水池数量基本能满足当地缓解旱情的需要。

参考文献：

［1］杨婷.新疆乌苏市抗旱工程探讨［J］.水科学与工程技术，2017（2）：53-56.

［2］汪志辉.靖远县集雨安全饮用水供水量浅析［J］.甘肃农业，2014（19）：48-49.

［3］田晋华，高雅玉.梯田水资源网络化高效利用研究示范［J］.供水技术，2019（6）：26-32.

［4］吴卫熊，阮清波，何令祖.浅议家庭水柜在解决广西大石山区农村人饮安全的作用及设计要点［J］.广西水利水电，2015（2）：87-89.

［5］李东，张伟峰，高亚军，等.陕西省黄河流域典型灌区地表耗水系数监测试验研究［J］.地下水，2021（1）：88-90.

作者简介：杨维彬（1981—），男，本科，高级工程师，研究方向：土地资源规划及管理、测绘。